Номер 5, страница 125 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

5. Что называется полным отражением света? При каком условии оно наблюдается?

5. Что называется полным отражением света? При каком условии оно наблюдается?

Решение:
Полное отражение света (также известное как полное внутреннее отражение) — это оптическое явление, которое заключается в отражении светового луча от границы раздела двух сред без прохождения во вторую среду. При этом вся энергия падающего света возвращается в первую среду.

Это явление наблюдается только при выполнении двух обязательных условий:

1. Свет должен распространяться из оптически более плотной среды в оптически менее плотную. Это означает, что показатель преломления первой среды ($n_1$) должен быть больше показателя преломления второй среды ($n_2$), то есть $n_1 > n_2$. Например, при переходе света из стекла в воздух или из воды в воздух.

2. Угол падения света ($\alpha$) на границу раздела сред должен быть больше определенного значения, называемого предельным углом полного отражения ($\alpha_{пр}$). То есть, должно выполняться условие $\alpha > \alpha_{пр}$.

Предельный угол полного отражения можно найти, используя закон преломления света (закон Снеллиуса):
$n_1 \sin(\alpha) = n_2 \sin(\beta)$
где $\alpha$ — угол падения, а $\beta$ — угол преломления.

Так как $n_1 > n_2$, угол преломления $\beta$ всегда больше угла падения $\alpha$. Предельным углом падения $\alpha_{пр}$ называют такой угол, при котором угол преломления $\beta$ достигает своего максимального значения, равного $90^\circ$. При таком угле падения преломленный луч как бы "скользит" вдоль границы раздела сред.

Для нахождения предельного угла подставим $\beta = 90^\circ$ в закон Снеллиуса:
$n_1 \sin(\alpha_{пр}) = n_2 \sin(90^\circ)$
Поскольку $\sin(90^\circ) = 1$, формула принимает вид:
$n_1 \sin(\alpha_{пр}) = n_2$
Отсюда синус предельного угла равен отношению показателей преломления:
$\sin(\alpha_{пр}) = \frac{n_2}{n_1}$

Если угол падения $\alpha$ превышает этот предельный угол $\alpha_{пр}$, то синус угла преломления должен был бы быть больше единицы ($\sin(\beta) = \frac{n_1}{n_2}\sin(\alpha) > 1$), что математически невозможно. В результате преломление света не происходит, и весь световой луч полностью отражается от границы раздела.

Ответ:
Полное отражение света — это явление, при котором свет, переходя из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, полностью отражается от границы раздела этих сред. Оно наблюдается при одновременном выполнении двух условий:
1. Свет переходит из среды с большим показателем преломления $n_1$ в среду с меньшим показателем преломления $n_2$ ($n_1 > n_2$).
2. Угол падения света $\alpha$ на границу раздела сред превышает предельный угол полного отражения $\alpha_{пр}$, который находится по формуле $\sin(\alpha_{пр}) = \frac{n_2}{n_1}$.